韓国・中央大学（Chung-Ang University）の研究者が、子宮頸がんの早期診断のための新しいDNAバイオセンサーを開発しました。この電気化学センサーは、ヒトパピローマウイルスHPV-16およびHPV-18のDNAを高い特異性で検出することが可能です。
子宮頸がんの診断は、ヒトパピローマウイルス（HPV）-16とHPV-18から産生されるターゲットDNAの検出を必要としています。この課題に取り組み、カン・ウナ博士（Eunah Kang）とキム・ヨンジュン氏（Youngjun Kim）は中央大学の化学工学および材料科学学部で、グラフィティックナノオニオンとモリブデンディスルフィド（MoS2）ナノシートの複合を用いて、HPV-16およびHPV-18を効果的に検出する電気化学DNAバイオセンサーを開発しました。
カン博士は、ナノオニオンはグラフィティックsp2構造を持つものであり、熱処理またはレーザー照射を介して結晶性のsp3ナノダイヤモンドから派生すると説明しています。この研究成果は、「A Graphitic Nano-Onion/Molybdenum Disulfide Nanosheet Composite As a Platform for HPV-Associated Cancer-Detecting DNA Biosensors（グラフィティック・ナノオニオン/モリブデンディスルフィド・ナノシート複合体を用いたHPV関連がん検出DNAバイオセンサーのプラットフォーム）」というタイトルの論文として、2023年6月10日にJournal of Nanobiotechnologyの第21巻にて公開されました。
彼らは、DNAのケミソープションのための新しい電極表面を調製し、機能化されたナノオニオンの表面のアシル結合と、修飾されたMoS2ナノシート上のアミン基との間の化学的結合を実現しました。サイクリックボルタンメトリ実験から、1:1の複合電極はMoS2ナノシート電極と比較して、形状が改善されていることが明らかになりました。これは、ナノオニオンの非晶質な性質がMoS2ナノシートだけよりも電子伝導性を向上させたことを示唆していますと、カン博士は強調しています。
さらに、彼らは新しい電気化学DNAバイオセンサーデバイスのHPV-16およびHPV-18に対する感度を、赤酸化還元指示薬としてのメチレンブルー（MB）を使用して測定しました。カン博士は、「DPVの電流ピークは、プローブDNAのケミソープションおよびターゲットDNAのハイブリダイゼーション後に低下しました。ハイブリダイズされたDNAは二本鎖であるため、MBの静電気的インタカレーションが効果的ではなく、低い酸化ピークが結果として生じました」と詳しく説明しています。
ナノオニオン/MoS2ナノシート複合電極は、MoS2ナノシート電極と比較して、電流のピークが高かった。これは、ナノオニオンによる伝導性の電子移動の向上を示しています。
この研究の結果、HPV-16およびHPV-18 SihaおよびHelaがん細胞株からのターゲットDNAは、提案されたセンサーにより効果的かつ高い特異性で検出されました。従って、ナノオニオンとの複合化により電気伝導性が向上したMoS2ナノシートは、子宮頸がんをはじめとするさまざまな疾患の早期診断のための有望なプラットフォームとなるでしょう。
最後に、ナノオニオンやナノダイヤモンドを異なる有機バイオマテリアルと組み合わせることにより、化学機能性、電子移動伝導性、光吸収性などが向上します。これらの組み合わせにより、革新的な疾患検出、標的型薬物送達システム、生体医学イメージングおよび診断が可能となると期待されています。
